稳态分析讲义之高等电力系统稳态分析第一章能量管理系统(中文翻译)

高等电力系统稳态分析舒隽[e-mail]电力系电力市场研究所（教三C424）参考书籍《能量管理系统（EMS）》于尔铿等科学出版社《高等电力网络分析》张伯明等清华大学出版社第一章能量管理系统（EMS）EnergyManagementSystem第一节概述EMS是什么？EMS是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和培训的工具。EMS主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。EMS涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS应用软件来实现对电力系统的监视、控制和管理。第一节概述发电用户配电输电发电效率管理能量管理系统配电管理系统用户侧管理GEMDSMDMSEMS第一节概述现代EMSWANRTURTURTURTUElectricPowerSystemSCADA(2sec.)LANDBMS(1sec.)NAS(15min.)OPS(24hr.)UIS(1sec.)EMSDTSGMS(2sec.)第一节概述SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition（监控与数据获取）DBMS:DataBaseManagerSubsystem（数据库管理子系统）GMS:GenerationManagementSubsystem（发电管理子系统）NAS:NetworkAnalysisSubsystem（网络分析子系统）OPS:OperationPlanningSubsystem（运行计划子系统）UIS:UserInterfaceSubsystem（用户界面子系统）DTS:DispatcherTrainingSubsystem(notaformalEMSsubsystem)（调度员培训子系统）第二节EMS的进化LFCSystems–50年代早期SystemDataPlantDataGeneratorData•ACE•Plants’MWAudioToneModulation/DemodulationLeasedPhoneLinesGen.PCSGen.PCSGen.PCSGen.PCSFrequencyDeviationLoggersLFCCOMS第二节EMS的进化PCS:PlantControlSystems（电厂控制系统）LFC:LoadFrequencyControl（负荷频率控制）ACE:AreaControlError（区域控制偏差）第二节EMS的进化EarlyAGCSystems–50年代后期SystemDataPlantDataGeneratorData•λCalculation•MWSetpointsAudioToneModulation/DemodulationLeasedPhoneLinesPCSPCSPCSPCSFrequencyDeviationLoggersGen.Gen.Gen.Gen.AGCCOMS第二节EMS的进化AGC:AutomaticGenerationControl（自动发电控制）AGC包含LFC，还考虑了调整的经济性，以及区域联络线交换功率控制第二节EMS的进化SCADA&AGC–60年代早期一些人工的计算工作被分析计算机取代SCADA技术在油田和输油管系统的监视和控制中得到应用和发展。第二节EMS的进化SCADASystems–60中期MeasurementsDatabase•Polling/Scanning•TimeTagging•DataConversion•H/LLimitCheck•ROCLimitCheck•IssueCmds•ScanDataAccm•SOE•CalculatedPoints•SC•HDSLeasedtelephonelinesDeviceSMCDeviceSMCDeviceSMCDeviceSMCStandardTimeLoggersDAQDAP第二节EMS的进化DAQ:DataAcquisition（数据获取）DAP:DataProcessing（数据处理）CPS:CalculatedPointSubsystem（计算点子系统）SC:SupervisoryControl（监控）HDS:HistoricalDataSubsystem（历史数据子系统）SOE:SequenceOfEvent-Recording&Replay（事件顺序-记录和追忆）RG/HC:ReportGenerator/HardCopy（报告生成/硬拷贝）SMC:StationMasterComputer（厂站主计算机）第二节EMS的进化AGC/SCADASystems–60年代后期SCADA&AGCDatabases•LFC•ED•RMLeasedtelephonelinesDeviceRTURTURTURTUDeviceDeviceDeviceSMCSMCSMCSMCUIDispatcher•F/EProcessor•BasicDAQ•BasicDAP•HDSSCADAAGC第二节EMS的进化RM:ReserveMonitoring（备用监视）RTU:RemoteTerminalUnits（远程终端设备）UI:UserInterface（用户界面）ED:EconomicDispatch（（功率）经济分配）第二节EMS的进化SCADA/AGCSystems–70年代早期NetworkPlanningPackageLeasedtelephonelinesRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCFileTransferUIAGC&SCADADatabases•LFC•ED•RMDispatcher•F/EProcessor•BasicDAQ•BasicDAP•HDSSCADAAGCDeviceDeviceDeviceDevice第二节EMS的进化计划型的潮流被采用来进行半在线的网络分析面临的困难是节点量测量的不一致性和假设网络拓扑与实际的网络拓扑不一致性开始研究严格的网络分析和状态估计第二节EMS的进化EMS–70年代中期下列功能使电力工业进入了在线应用NTP:NetworkTopologyProcessor（网络拓扑处理）SE:StateEstimator（状态估计）LF:LoadForecast（负荷预测）成熟的在线安全分析软件正规的数据库系统、UI系统、报警和事件系统。第二节EMS的进化EMS–70年代后期EMSDatabase•ISP•LFC•ED•RM•F/EProcessor•DAQ•DAP•HDS•A/ESubsystemSCADAGMS•NTP•PF•SE•SA•LPFCNAS•Build•Compile/Link•Download•RefreshUISWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCUIDispatcherDeviceDeviceDeviceDeviceDisplay第二节EMS的进化第一个完整意义上的EMS商业化冗余和备份WAN:WideAreaNetworks（广域网）GMS:GenerationManagementSub-systemNAS:NetworkAnalysisSub-systemISP:InterchangeSchedulesProcessor（（功率）交换计划处理）第二节EMS的进化EMS–80年代早期个性化UI层次型数据库LAN:LocalAreaNetwork（局域网）第二节EMS的进化EMS–80年代中后期•ISP•LFC•ED•PAGC•RM•EAP•F/EProcessor•DAQ•DAP•HDS•A/ESubsystemSCADAGMS•NTP•DPF•SE•SA•LPFCNAS•PageBuild•PageCompile•PageLoad•PageRefreshUISWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMC•SCADADB•NASDB•OPSDB•GMSDB•CPSDB•Etc.DBMSLANOPS•ST-LF•ITS•UC•IE-ED•IE-UCDeviceDeviceDeviceDeviceDisplay第二节EMS的进化SmartRTUs开放系统（OpenSystems）关系型数据库（RelationalDatabase）DTSOPS全图形化界面基于X-Windows的调度员终端第二节EMS的进化EMS–80年代后期•ISP•LFC•ED•PAGC•RM•EAPSCADAGMS•NTP•DPF•SE•SA•OPFNASWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMC•SCADADB•NASDB•OPSDB•GMSDB•CPSDB•Etc.RDBMSLANOPS•ST-LF•ST-IF•ITS•UC•IE-ED•IE-UC•CRC•LPFC•WLC•HGS•HTC•OSFullGraphicsBasedUIStandardSCADASystemDeviceDeviceDeviceDeviceUIS第二节EMS的进化C/S技术基于规则的人工智能分布式构架面对对象的数据库和应用软件第二节EMS的进化EMS–90年代•ISP•EA•AGC/PAGC•ED/PED•RRM•PCM….WANGMSOPSNAS•ST-LF•ST-IF•ITS•UC•HGS•HTC•IE-ED•IE-UC•OS•ITS...TheBackupSystem•DDMB•PSS•TSS•CSS•IF...DTSDTSDatabasesLAN•SCADADB•NASDB•OPSDB•GMSDB•CPSDB….RDBMS•NTP•PF•SE•SA•OPF•CRC•LPFC•WLC•SCA...UISPC-BasedUIClientsInternetSCADAPC-BasedSCADARTUs第二节EMS的进化CIMWindowsNTEMS适应电力工业改革的需要Internet技术的应用(Java-basedUI)多CPU并行处理远程备份第二节EMS的进化词汇表（1）DTSComponent:DDMB:DeviceDynamicModelBuilder（设备动态建模器）PSS:PowerSystemSimulator（电力系统模拟器）TSS:Telemetry&ControlSystemSimulator（测量和控制系统模拟器）CCS:ControlCenterSimulator（控制中心模拟器）IF:InstructorFacilities（教员工具）第二节EMS的进化词汇表（2）SCADAApplicationsDAQ:DataAcquisitionDAP:DataProcessingCPS:CalculatedPointSubsystemSC:SupervisoryControlHDS:HistoricalDataSubsystemSOE:SequenceOfEvent-Recording&ReplayRG/HC:ReportGenerator/HardCopy第二节EMS的进化词汇表（3）GMSApplicationsAGC:AutomaticGenerationControlED:EconomicDispatchPAGC:PredictiveAGC（预测型AGC）PED:PredictiveEDRRM:Real（实时）ReserveMonitoringPCM:ProductionCostMonitoring（生产费用监视）ISP:InterchangeSchedulesProcessorWLC:WheelingLossCalculation（转运损失计算）EAP:EnergyAccountingPre-processor（能量结算预处理）第二节EMS的进化词汇表（4）NASApplications（1）NTP: